本質的に、プラスチック熱分解は、廃プラスチックを熱分解して、熱分解油として知られる液体燃料、凝縮しない熱分解ガス、カーボンブラックまたはチャーと呼ばれる固体残渣という3つの主要な生成物に分解する熱分解プロセスです。これらの各生成物には、主にエネルギー生成と原材料回収を中心とした明確な産業的および商業的用途があります。
重要な点は、プラスチック熱分解が廃棄物を価値あるエネルギー製品に変換することに成功する一方で、これらの生成物は完成品ではないということです。これらは、輸送燃料のようなより高価値の用途に使用されるために、ほとんどの場合、さらなる処理、精製、または精製を必要とする原材料です。
プラスチック熱分解生成物の分解
プラスチック熱分解操作の実行可能性は、3つの生成物ストリームすべてに対する市場または用途を見つけることにかかっています。これらの製品の品質と特定の特性は、使用されるプラスチック原料の種類と純度に大きく依存します。
熱分解油（TPO）：主要な液体燃料
量的に最も価値のある製品は通常、液体油であり、タイヤから得られた場合は熱分解タイヤ油（TPO）、単にプラスチック熱分解油と呼ばれることがよくあります。これは、ある意味で合成原油に似た複雑な炭化水素の混合物です。
その最も直接的な用途は、産業目的の重油です。炉、ボイラー、給湯器、セメント工場や鉄鋼工場を稼働させるために使用できます。従来の産業用燃料の直接的な代替品として機能します。
ディーゼルなどのより洗練された輸送燃料として使用するには、生の熱分解油を大幅にアップグレードする必要があります。これには、異なる燃料留分を分離するための蒸留や、硫黄、窒素、その他の汚染物質を除去するための水素化処理などのプロセスが含まれます。
熱分解ガス（合成ガス）：プロセスの燃料
熱分解中、炭化水素のある割合が軽くて凝縮しないガスに分解されます。この混合物は「合成ガス」と呼ばれることがよくあります。
このガスの最も一般的で効率的な用途は、熱分解炉自体に燃料を供給することです。これは、チャンバーを加熱するバーナーに再循環され、外部エネルギーコストを大幅に削減する自己完結型のシステムを作り出します。
加熱に使用されなかった余剰ガスは、ガス発生器で電力を生成するために使用するか、現場での他の加熱用途のために貯蔵することができます。
固体残渣（カーボンブラック/チャー）：固形副産物
揮発性成分が気化された後、炭素を豊富に含む固体残渣が残ります。これはカーボンブラックとして一般に言及されますが、その品質は通常、産業的に生産されるカーボンブラックよりも低くなります。
その主な用途は、石炭や他の材料と混合されることが多い低品位の固体燃料です。また、低仕様のゴム、プラスチックの充填剤や顔料として、またはアスファルト製造における骨材として使用することもできます。
一部の情報源ではこれを「バイオチャー」と呼んでいますが、これは誤解を招く可能性があります。木材由来のバイオチャーとは異なり、プラスチック由来のチャーは、元の廃プラスチックに含まれる重金属やその他の有毒な残留物を高濃度で含む可能性があり、広範な精製と試験なしでは土壌改良材として農業用途には適しません。
品質と汚染のトレードオフを理解する
廃プラスチックを燃料に変えるという約束は魅力的ですが、現実は技術的および化学的な限界によって規定されています。生成物の価値は、その品質に直接結びついています。
原料純度の課題
原料として使用される廃プラスチックの種類は、最も重要な要素です。たとえば、PVCプラスチックが存在すると塩素が導入され、システム内で腐食性の塩化水素が生成され、最終的な油が汚染されます。
同様に、食品廃棄物、紙、汚れなどの汚染物質はプロセスの効率を低下させ、最終的に固形チャー残渣に濃縮される可能性があります。
アップグレードと精製の必要性
生の熱分解油は、ディーゼル燃料の「ドロップイン」代替品ではありません。それは中間原料です。精製なしでは、その酸性度、高い粘度、および不純物が標準的なエンジンを損傷し、有害な排出物を生成する可能性があります。
高価値の燃料を実現するには、蒸留および精製技術への二次的な投資が必要であり、これにより操作のコストと複雑さが大幅に増加します。
環境および安全上の考慮事項
すべての生成物を責任を持って管理することが重要です。湿った原料から生成される廃水は処理する必要があります。固形チャーは、販売されない場合は、その組成に応じて有害廃棄物に分類される可能性があるため、適切に廃棄する必要があります。
目標に製品を合わせる
熱分解生成物の最良の用途は、戦略的な目標に完全に依存します。
- 現場でのエネルギー生成が主な焦点である場合：熱分解油を産業用ボイラーや炉で直接使用し、合成ガスを使用してプロセスが自己完結型になるようにします。
- 高価値の輸送燃料の生産が主な焦点である場合：生の熱分解油を蒸留、精製、アップグレードするための二次精製システムへの投資を覚悟してください。
- 循環経済における廃棄物管理が主な焦点である場合：油とチャーを、バージン化石燃料の必要性を置き換える産業サプライチェーンに再参入する回収された原材料と見なします。
プラスチック熱分解は、強力な化学的リサイクルツールであり、その生成物の特性と限界を明確に理解して管理することで、問題のある廃棄物ストリームをエネルギーと原材料の源に変えます。
要約表：
| 製品 | 主な用途 | 主な特徴 |
|---|---|---|
| 熱分解油（TPO） | ボイラー/炉用産業用燃料。精製燃料の原料 | 重油に類似。輸送用途にはアップグレードが必要 |
| 熱分解ガス（合成ガス） | 熱分解炉の燃料（自己完結型）。発電 | 非凝縮性ガス混合物。外部エネルギーコストを削減 |
| 固体残渣（カーボンブラック/チャー） | 低品位の固体燃料。ゴム/プラスチック/アスファルトの充填剤 | 炭素豊富。汚染物質を含む可能性あり。農業には不適 |
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